Kurs ishi ilmiy rahbar : Farg’ona 2022

potensiallar farqiga ^U_K
 _n  _p
teng bo‘lgan potentsial to‘siq yuzaga keladi. U_K

kattaligi dastlabki yarim o‘tkazgich material ta’qiqlangan zona kengligi va kiritma kontsentratsiyasiga bog‘liq bo‘ladi. p-n o‘tish kontakt potensiallar farqi: germaniy

uchun ^U_K ^ 0,35 V, kremniy uchun esa = 0,7 V.

^{P-n o‘tish kengligi l}0
^UK ga proportsional bo‘ladi va mkmning o‘nlik yoki

birlik qismlarini tashkil etadi. Tor p-n o‘tish hosil qilish uchun katta kiritma ^{kontsentartsiyasi kiritiladi, l}0 ^{ni kattalashtirish uchun esa kichik kiritmalar} kontsentratsiyasi qo‘llaniladi.

II bob. Yarim o‘tkazgichli diodlar, ularning tuzilishi va ishlash prinsipi
2.1. Yarim o’tkazgichli diodlar to’g’risida umumiy ma’lumotlar

p-n o‘tish hodisasi asosida ishlaydigan eng sodda yarim o‘tkazgichli asbob yarim o‘tkazgichli diod deb ataladi. Uning shakli ko‘p faktorlarga bog‘liqdir. Masalan, tashqi temperaturaga kontakt sohasining geometrik o‘lchamlariga, tok tashuvchilar miqdoriga teskari kuchlanish kattaligiga va h.k.
Amaliy jihatdan bu faktorlarinning teskari tokka bo‘lgan ta‘siri katta ahamiyatga ega. Masalan muhit haroratining ko‘tarilishi yoki teskari kuchlanishi biror qiymatgacha oshirilishi teskari tokning birdan ko‘payib ketishiga, natijada p-n o‘tishning buzilishiga,sabab bo‘ladi. Shulardan issiqlik va elektr buzilishini ko‘raylik 12-rasmda yarim o‘tkazgichli diodning sxemada belgilanishi va to‘lqin volt-amper xarakteristikasi ko‘rsatilgan. Unda 1-chiziq issiqlik bo‘lishi, 2-chiziq esa, elektr buzilishini ko‘rsatadi.
Kontakt sohasining kengligiga qarab yarim o‘tkazgichli diodlar nuqtaviy va yassi diodlarga ajratiladi.

a) b)
12-rasm. a) yarim o‘tkazgichli diodning sxemada belgilanishi; b) Volt-amper xarakteristikasi

Bu asbobda p-n utish mavjud bulib, uning r va n soxalaridan ulanish uchi chikarilgan bo‘ladi. Yarim o‘tkazgichli diodning tuzilishi va volt – amper

xarakteristikasi quyidagicha bo‘ladi.

13-rasm.
p-n utish hosil kiluvchi soxalarning birida asosiy tok tashuvchi zarrachalarning kontsentratsiyasi ko‘p bulib, u emitter deb ataladi.

Ikkinchisi esa baza deb ataladi. Harakteristikaning tugri p-n o‘tishiga tugri kelgan qismidan diodning differentsial qarshiligi hisoblanadi:
^Rd ^{= U / I}
Volt – amper xarakteristikasidan ko’rinib turibdiki yarim o‘tkazgichli diod ham nochiziqli elementlar qatoriga kiradi Diodlardan signallarni to’g’irlash, detektorlash, modulyatsiyalash ishlarida foydalaniladi.
To’g’rilagich diodlar past chastotali (  <50 kGts ) o‘zgaruvchan toklarni to’g’irlashda ishlatiladi. Tayyorlanish texnalogiyasiga ko’ra diodlar yassi diodlarda p- n o’tishning yuzini belgilovchi o’lchamlar uning qalinligiga nisbatan katta bo‘ladi.
To’g’rilagich diodlar sifatida asosan yassi diodlar ishlatiladi To’g’ri yo’nalishda o’tuvchi to’g’irlangan tok kuchi.
1600 A gacha, teskari yo’nalishda 1000V gacha kuchlanishga mo’ljallangan diodlar ishlab chiqariladi.Bunday katta tokni o’tkazuvchi diodlar ish jarayonida qiziydi. Shu sababli diodlarga issiqlikni sochuvchi radiatorlar kiydirilib montaj qilinadi. Kremniyli to’g’irlagich diodlarning ishchi temperaturasi 125⁰ C gacha bo’lishi mumkin.
Yuqori chastotali diodlar signallarni detektorlash, o‘zgartirish, modulyatsiyalash kabi ishlarda kullaniladi. Bu ishlarni bajarishda diodning xususiy sig‘imi pikofaradaning o’ndan bir ulushlarida bo’lishi muxim ahamiyatga ega. Bunday
diodlarda sig‘im kichik bo’lishi talab qilinganligi tufayli asosan nuktaviy diodlar ishlatiladi. Bunday diodlarning sig‘imi pikofaradaning o’ndan bir ulushlarida bo’lishi mumkin. Xozirgi kunda ishchi chastotasi 1000 MGts gacha bo’lgan yuqori chastotali diodlar mavjud. Yuqori chastotali diodlar kichik teskari kuchlanishda va kichik to’g’ri toklar rejimida ishlaydi. Masalan germaniyli nuktaviy diodning ishchi teskari ^{kuchlanishi 350V gacha to’g’ri yo’nalishdagi tok kuchi 100mA (U}tug ^{= 1,28) gacha} bo’lishi mumkin.
Impuls rejimida ishlaydigan diodlar radio sxemalarda kalit vazifasini bajaradi. Bu rejimda asosan nuktaviy va kichik yassi diodlar ishlatiladi. Diod ikki xil holatda bo‘ladi: «ochiq» yoki «yopiq». Ochiq holda diod qarshiligi kam yopiq holda katta bo‘ladi. Impuls sxemalarida diodning bir holatdan ikkinchi holatga qanchalik tez o‘tishi ahamiyatlidir.
Yarim o‘tkazgichli kuchlanish stabilizatori . (stabilitron, stabistor) . Bu yarim o‘tkazgichli diod zanjirga teskari p-n o’tish hosil bo‘ladigan qilib ulanadi. Ish rejimi diod xarakteristikasini teskari yo’nalishda yorib(teshib) utuvchi tok utadigan kismiga tugri keladi.Yorib o’tish deyilganda, diodga teskari p-n o’tishga tug’ri keladigan kuchlanish qo’yilib, uning ma’lum qiymatida teskari tokning keskin ortib ketishi tushuniladi. Diodda ko’chkili, tunnel va issiqlik ta’sirida yorib o’tishlar kuzatilishi mumkin.
Yarim o‘tkazgichda aralashma miqdori juda kichik bo‘lganda, katta teskari kuchlanish ta’sirida bo’lgan elektronlar va kovaklar neytral yarim o‘tkazgich atomining yana bitta kovalent bog’langan elektronini urib chiqarishi mumkin. Natijada zaryad tashuvchi zarrachalarning yangi jufti hosil bo‘ladi. Yetarli miqdordagi teskari kuchlanishda bunday urib chiqarish ko’chkisimon ko’rinishda namoyon bo‘ladi.
Tunnel orqali yorib o’tishda kuchli elektr maydon ta’sirida (210⁵ V/sm, germaniy uchun va 410³ V/sm ) elektr soxalarining chegarasi siljiydi va chegara yaqinida kichik potensial to’siqqa ega bo’lgan tuynuk ochiladi. Qarshiligi kichik yarim
o‘tkazgichlarda tunnel orqali tok o’tish ko’chkisimon o’tish kuzatiladigan kuchlanishdan kichikroq kuchlanishlarda ro’y beradi. Qarshiligi katta bo’lgan yarim o‘tkazgichlarda esa, aksincha.
Issikliq ta’sirida yorib o’tishda p-n o’tish soxasi qizib, unda asosiy bo‘lmagan tok tashuvchilarning ko‘payishi va natijada teskari yo’nalishdagi tokning ortib ketishi kuzatiladi.
Ko’chkisimon va tunnel orqali yorib o’tishlar diodni ishdan chiqarmaydi. Shu sababli bu o’tishda elektron qurilmalarda qo’llaniladi. Issiqlik ta’sirida yorib o’tish esa, p-n o’tishni buzadi.

Har bir tipik guruhni ta’riflaydigan o‘ziga xos parametrlaridan tashqari ularning maxsus belgilanishiga bog‘liq bo‘lmagan barcha YO’Dlar uchun umumiy parametrlari mavjud. Ularga quyidagilar kiradi: ishlash harorat oralig‘i, ruxsat beriladigan teskari kuchlanish, ruxsat beriladigan to‘g‘rilangan tok, ruxsat beriladigan sochish quvvati.

Harorat oshgan sari o‘tkazuvchini o‘zining elektr-o‘tkazuvchanligi oshib boradi, to‘yinish toki va n-p o‘tishning buzilish ehtimoli oshadi.
Yarim o‘tkazgichning taqiqlangan zonasi qanchalik keng bo‘lsa, o‘tishni yo‘l qo‘yiladigan maksimal harorati shunchalik katta bo‘ladi. Masalan, germaniy diodlari uchun atrof muhitni ruxsat etilgan harorati (-60...+70)⁰C chegaradada, kremniy diodlari uchun esa (-60...+125)⁰С chegarasidadir. Harorat pasaygan sari to‘g‘ri va teskari qarshiligi oshib boradi, shuningdek kristallning mo‘rtligi oshish tufayli mexanik shikastlanish ehtimoli paydo bo‘ladi.
^{Ruxsat etiladigan teskari kuchlanish U}tes.p^{. odatda ruxsat etiladigan teskari} kuchlanishdir.

^U tes. p
=0.8 miqdori qabul qilinadi. Bu yerda U _buz – n-p o‘tishni buzadigan

kuchlanish. U _buz – miqdori yarim o‘tkazuvchini harorati va solishtirma qarshiligiga

bog‘liq. Buning tushuntirilishi shundaki n-p o‘tish maydonining kuchlanganligi, demak, buzulish kuchlanishi ham o‘tish eniga bog‘liq, u o‘z navbatida aralashmalarning konsentratsiyasiga bog‘liq, ya’ni yarim o‘tkazgichni solishtirma qarshiligiga. n-p o‘tish qanchalik keng bo‘lsa, yarim o‘tkazgichni solishtirma qarshiligi shunchalik katta bo‘ladi va dastlabki materialni solishtirma qarshiligi qanchalik katta bo‘lsa U _buz ham katta bo‘ladi.
Agar katta to‘g‘rilangan kuchlanishni olish kerak bo‘lsa, bunda ruxsat etilganga qaraganda kattaroq teskari kuchlanish diodga berilgan bo‘ladi, buning uchun diodlarni ketma-ket ulanishi qo‘llaniladi. Diodlarni teskari qarshilik miqdorlari bir xil bo‘lmaganligi uchun, bunda ketma-ket ulanganda teskari kuchlanishlari diodlar orasida notekis taqsimlanadi va kattaroq teskari qarshilikka bo‘lgan diod buzilishi mumkin. Bunday bo‘lmasligi uchun har bir ketma-ket ulangan diodni shunday miqdordagi qarshilik bilan shuntlantiriladiki, diodlardagi taqismlangan kuchlanish shu qarshiliklar bilan aniqlangan bo‘lishi kerak.
Tok o‘tganda o‘tish harorati oshishi sababli, bunda ruxsat etilgan tok miqdori ruxsat etilgan o‘tish harorati bilan cheklanadi. To‘g‘rilangan tokni ruxsat etilgan miqdoridan kattarog‘ini olish uchun, birnechta diodlarni paralel ulash mumkin.
Diodlar har xil to‘g‘ri qarshilikka ega bo‘lganlari uchun bunda toklar bir tekisda taqsimlanadilar va shunda bo‘lishi mumkin-ki, eng kam qarshilikka ega bo‘lgan diod orqali yuradigan tok, ruxsat etilgan miqdoridan oshib ketishi mumkin. Shunday bo‘lmasligi uchun diodlarni har biri bilan ketma-ket qarshilik ulanadi.
^{Eng yuqori ruxsat etiladigan sochish quvvati Rr}.e ^{diodning konstruksiyasiga ham,} atrof muhitni haroratiga ham bog‘liq, ya’ni sovutish sharoitiga bog‘liq.
^{Shemalardagi ishchi rejimlarini tanlanganda IU  Rr}.e ^{bo‘lishi kerak.} Bu yerda I – diod orqali o‘tadigan tok, U –diodgа ulangan kuchlanish.
To‘g‘rilovchi diodlar (kuchli diodlar, ventillar) to‘g‘rilolvchi YO’Dlar past chastotali (50 kGts gacha) o‘zgaruvchan tokni bir yo‘nalishdagi tokka (o‘zgaruvchi tokni to‘g‘rilash) o‘zgartirish uchun qo‘llaniladi. Odatda kichik va o‘rta quvvatli
to‘g‘rilovchi YO’Dni ishchi chastotalari 20 kGts dan, katta quvvatli diodlarni esa – 50 Gts dan oshmaydi.
n-p o‘tishni to‘g‘rilash maqsadlari uchun ishlatish imkoniyatlari tokni bir tomonlama o‘tkazish uning xususiyatlari bilan shartlangan (to‘yinish toki juda kam). To‘g‘irlovchi diodlarning tavsif va parametrlarga quyidagi talablar qo‘yiladi:

1. 
   juda kichik bo‘lgan teskari tok;
   
2. 
   katta bo‘lgan teskari kuchlanish;
   

v) katta bo‘lgan to‘g‘ri tok;
g) to‘g‘ri tok oqqanda kuchlanishni ham kamayishi.
Bu talablarni ta’minlash uchun to‘g‘irlovchi diodlar yarim o‘tkazuvchi materiallarning taqiqlangan zonani katta kengliklaridan tayyorlanadi, bu esa teskari tokni kamaytiradi va katta solishtirma qarshiliklardan, bu esa ruxsat etilgan teksari kuchlanishni oshiradi. To‘g‘ri yo‘nalishda katta toklarni va kuchlanishni kam tushushini olish uchun n-p o‘tish maydonini oshirish va baza qalinligini oshirish kerak.
To‘g‘rilovchi diodlar katta solishtirma qarshilikka ega bo‘lgan germaniy (Ge) va kremniy (Si) dan tayyorlanadi, bunda Si – eng istiqbolli materialdir. Si taqiqlangan sohasi katta bo‘lgani uchun, kremniy diodlari ancha marotaba kam teskari toklarga ega, ammo to‘g‘ri kuchlanishni kamayishi kattaroq, ya’ni teng quvvatda yuklanishga beradigan kremniy diodlarni energiya yo‘qotishi ko‘proq bo‘ladi. Kremniy diodlar katta teskari kuchlanishlarga va to‘g‘ri yo‘nalishda katta tok zichligiga ega.

14-rasm
Kremniy diodning volt-amper tavsifi xaroratga bog‘liqligi 6-rasmda ko‘rsatilgan bo‘lib, undan kelib chiqadiki, volt-amperli tavsiflarining to‘g‘ri chiziqli yo‘nalishi harorat o‘zgargan sari uncha ko‘p o‘zgarmaydi, chunki namuna atomlari xona haroratida ionlashib bo‘lgan.

Zaryad tashuvchilarnig asosiy bo‘lmagan soni harorat bilan aniqlanadi va shuning uchun volt-amperli tavsifining teskari chizig‘ini yo‘li haroratga bog‘liq, shu bilan birga bu bog‘lama germaniy diodlari uchun yaqqol ifodalangan. Buzulishni kuchlanish miqdori ham haroratga bog‘liq. Bu bog‘lama n-p o‘tishning buzulishiga qarab aniqlanadi. Zarbadan ionlanish hisobiga elektr buzulishida harorat oshgan sari ^U3 ^{oshib boradi. Buni shunday tushuntirsa bo‘ladi: harorat oshgan sari panjaraning} issiqlik tebranishlari oshib boradi, zaryad tashuvchilarning erkin chopish uzunligi kamayadi va zaryad tashuvchi valentli bog‘lamlarni ionzatsiyalashda yetarli energiyani olishi uchun maydon kuchlanganligini oshirish kerak, ya’ni n-p o‘tishga berilgan teskari kuchlanishni oshirish kerak. Issiqlik hisobiga uzulganda harorat ^{oshgan sari U}3 ^kamayadi.
Haroratni ma’lum bir oralig‘ida germaniy diodlari uchun buzilish ko‘pincha issiqlikdan bo‘ladi (Ge ta’qiqlangan zonasini eni uncha katta emas), kremniy diodlari ^{uchun esa – elektrdan bo‘ladi. Bu U}3 ^{miqdorini belgilangan xaroratda aniqlaydi. Xona haroratida germaniy diodlari uchun U}3 ^{400в dan oshmaydi, kremniy diodlari uchun} esa – 1500 v.